ELEMENTOS DE MÁQUINAS

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Osupervisor da área de controle de qualida-
de e projetos de uma empresa observou que algumas peças, fabricadas no setor
de usinagem, apresentavam problemas. Isso significava que, embora tivessem
sido treinados, os profissionais daquele setor estavam encontrando dificuldades
para interpretar e calcular as dimensões de engrenagens e cremalheiras que
compunham um sistema de transmissão de movimentos de uma máquina. A
solução foi retreiná-los e, assim, melhorar seus conhecimentos sobre o assunto,
dando-lhes condições de produzir as peças com melhor qualidade.
O tema desta aula é exatamente esse, engrenagens e cremalheira. E, estudan-
do-o, você ampliará seus conhecimentos sobre cálculos em mecânica.
Conceituação
A engrenagem e a cremalheira têm a função de transformar um movimento
rotativo em movimento retilíneo ou vice-versa.
A cremalheira pode ser considerada como uma roda de raio infinito. Nesse
caso, a circunferência da roda pode ser imaginada como um segmento de reta.
Por isso, a circunferência primitiva da engrenagem é tangente à linha primitiva
da cremalheira.
Engrenagens VI
Introdução
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A U L A Tipos de cremalheira
Há dois tipos de cremalheira: cremalheira de dentes perpendiculares e
cremalheira de dentes inclinados.
As cremalheiras de dentes inclinados acoplam-se a rodas helicoidais e as de
dentes perpendiculares engrenam-se com as rodas de dentes retos.
Cremalheira de dentes perpendiculares
Cremalheira de dentes perpendiculares
Cremalheira de dentes perpendiculares
Cremalheira de dentes perpendiculares
Cremalheira de dentes perpendiculares
Para calcular a cremalheira de dentes perpendiculares
dentes perpendiculares
dentes perpendiculares
dentes perpendiculares
dentes perpendiculares aplicam-se as
fórmulas:
P = M · p
h = 2,166 · M
a = 1 · M
b = 1,166 · M
onde: P
P
P
P
P é o passo medido na linha primitiva
M
M
M
M
M é o módulo que deve ser o mesmo da engrenagem acoplada
h
h
h
h
h é a altura total do dente
a
a
a
a
a é a altura da cabeça do dente
b
b
b
b
b é a altura do pé do dente
Para entender melhor essas fórmulas, apresentamos um exemplo.
dentes perpendiculares
dentes inclinados

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EXEMPLO 1
EXEMPLO 1
EXEMPLO 1
EXEMPLO 1
EXEMPLO 1
Calcular o passo (P), a altura total do dente (h), a altura da cabeça do
dente (a) e a altura do pé do dente (b) de uma cremalheira de dentes
perpendiculares, sabendo-se que a cremalheira deve trabalhar com uma
engrenagem de módulo 2. Para calcular o passo usamos a fórmula
P = M · p
Substituindo os valores na fórmula, temos:
P = 2 · 3,14
Logo, P = 6,28 mm
Para achar (h) aplica-se a fórmula
h = 2,166 · M
Substituindo os valores, temos:
h = 2,166 · 2
Portanto, h = 4,33 mm
A altura da cabeça do dente (a) é igual ao módulo.
Portanto, a = 2 mm
E a altura do pé do dente (b) é dado por
b = 1,166 · M
Logo, b = 1,166 · 2
Assim, b = 2,33 mm

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A U L A Cremalheira de dentes inclinados
Cremalheira de dentes inclinados
Cremalheira de dentes inclinados
Cremalheira de dentes inclinados
Cremalheira de dentes inclinados
Como essa cremalheira deve trabalhar engrenada a uma engrenagem
helicoidal, as dimensões dos dentes da cremalheira devem ser iguais às da
engrenagem. Portanto, os cálculos são baseados nas fórmulas da engrenagem
helicoidal.
Assim, o passo normal (Pn) é calculado por
Pn= Mn · p
E o passo circular (Pc) é dado por
Pc = Mf · p
onde:
Mn é o módulo normal da engrenagem
Mf é o módulo frontal da engrenagem
O ângulo de inclinação dos dentes (b) é igual ao ângulo da hélice da
engrenagem e pode ser calculado por
cos cos
β β
= =
Pn
Pc
ou
Mn
Mf
A altura total do dente (h) é dada por
h = a + b
onde:
a
a
a
a
a é a altura da cabeça do dente
b
b
b
b
b é a altura do pé do dente
A altura da cabeça do dente (a) é igual a um módulo normal. Assim, a = 1Mn
e a altura do pé do dente (b) depende do ângulo de pressão (a) da engrenagem.
Para um ângulo de pressão a = 20º, (b) é dado por: b = 1,25 · Mn.
Para um ângulo de pressão a = 14º30' ou 15º, (b) é dado por: b = 1,17 · Mn.
Para facilitar a compreensão do cálculo da cremalheira de dentes inclinados,
veja o exemplo.

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EXEMPLO 2
EXEMPLO 2
EXEMPLO 2
EXEMPLO 2
EXEMPLO 2
Calcular o passo normal (Pn), o passo circular (Pc), o ângulo da hélice (b), a
altura da cabeça do dente (a), a altura do pé do dente (b) e a altura total do dente
(h) de uma cremalheira com dentes inclinados que deve trabalhar com uma
engrenagem helicoidal com Mn = 2,75, Mf = 4,28 e ângulo de pressão a = 15º.
O passo normal (Pn) é dado por
Pn = Mn · p Portanto, Pn = 2,75 · 3,14
Logo, Pn = 8,63 mm
Para calcular o passo circular (Pc), aplica-se a fórmula
Pc = Mf · p Portanto, Pc = 4,28 · 3,14
Portanto, Pc = 13,44 mm
O ângulo da hélice (b) é calculado por cosβ=
Mn
Mf
Substituindo os valores, temos:
cos
,75
,
β=
2
4 28
Portanto, cosb = 0,6425
Consultando a tabela de co-seno temos que (b) é aproximadamente igual a
50º. A altura da cabeça do dente (a) é igual ao módulo normal (Mn). Portanto
a = Mn ou a = 2,75 mm.
Parasecalcularaalturadopédodente(b),considerandooângulodepressão
a = 15º, aplica-se a fórmula b = 1,17 · Mn.
Substituindo os valores, temos:
b = 1,17 · 2,75
Logo, b = 3,22 mm
A altura total do dente (b) é dado por
h = a + b
Logo, h = 2,75 + 3,22
Portanto, h = 5,97 mm
Teste sua aprendizagem. Faça o exercício a seguir. Confira suas respostas
com as do gabarito.

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A U L A Exercício 1
Exercício 1
Exercício 1
Exercício 1
Exercício 1
Calcular o passo (P), a altura total do dente (h), a altura da cabeça do
dente (a) e a altura do pé do dente (b) de uma cremalheira de dentes
perpendiculares, sabendo-se que esta cremalheira deverá trabalhar com
uma engrenagem módulo 3.
Exercício 2
Exercício 2
Exercício 2
Exercício 2
Exercício 2
Calcular o passo normal (Pn), o passo circular (Pc), o ângulo da hélice (b),
a altura da cabeça do dente (a), a altura do pé do dente (b) e a altura total
do dente (h) de uma cremalheira com dentes inclinados que deverá
trabalhar com uma engrenagem helicoidal com ângulo de pressão a = 20º,
Mn = 2,75 e Mf = 3,59.
Exercícios